為什么“歐姆定律”在電動機正常工作時不再適用

貴州省畢節(jié)市金沙縣思源實驗學(xué)校 王代祥

我將從發(fā)電機和電動機的關(guān)系入手，分析為什么歐姆定律在電動機正常工作時不再適用。

一、發(fā)電機

發(fā)電機（英文名稱：Generators）是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

發(fā)電機工作的時候，是外力使發(fā)電機的線圈在磁場中做切割磁感線運動，線圈中的電荷隨線圈一起在磁場中運動，從而線圈中的電荷就會受到洛倫茲力的作用但是又不能離開線圈，故在線圈中沿導(dǎo)線做定向運動從而在線圈里面產(chǎn)生感應(yīng)電流。

二、電動機

電動機（Motor）是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。

給電動機通電，線圈中的電流會受到磁場對它的安培力的作用，從而使電動機的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動起來。而電動機的線圈在轉(zhuǎn)動的過程中也會像發(fā)電機一樣，會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。

三、關(guān)系

根據(jù)楞次定律（感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因）可知，感應(yīng)電流的方向?qū)⑴c引起感應(yīng)電流的原電流的方向相反。從而在線圈中將存在兩種電流：一種是原來我們給電動機通入的電流，稱為“原電流”；另一種是線圈在切割磁感線的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流。電動機工作的時候，當(dāng)然是原電流大于感應(yīng)電流。這時，線圈中的實際電流將是兩種電流的綜合，即實際電流的大小等于原電流的大小減去感應(yīng)電流的大小。

而實際電流的計算可以根據(jù)歐姆定律算出。若已知電動機兩端所加的電壓為U，電動機線圈的電阻為r，則線圈中的原電流

感應(yīng)電流為I感。

電動機正常工作時線圈中的實際電流：

而三者的關(guān)系是I感=I原-I實。

例題：有一臺“220V、100W”的洗衣機，由于使用不當(dāng)，造成電機卡死，電動機的溫度升高而被燒壞，從出產(chǎn)廠家得知，這種電動機內(nèi)的線圈的阻值是2Ω，則：

(1)這臺洗衣機正常工作時，1min耗電多少?

(2)電動機正常工作時，1min產(chǎn)生的熱量是多少?

(3)電動機被卡死后，1min產(chǎn)生了多少熱量?

根據(jù)題目的已知條件：額定電壓U=220V，額定功率P=100W，線圈的阻值是2Ω。

電動機正常工作時的電流

電動機卡死時，電路為純電阻電路，線圈中的電流為原電流I則線圈中的感應(yīng)電流I感=I原-I實＝11A－0.45A＝109.55A。

其實原電流不管是正常工作時還是卡死時都存在的，只不過正常工作時有感應(yīng)電流與原電流方向相反從而使得線圈中的實際電流遠(yuǎn)小于電動機被卡死時線圈中的電流即原電流。所以線圈在卡死時容易被燒壞而正常工作時不易被燒壞。

總結(jié)：電動機在被卡死的時候，電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，電路為純電阻電路，線圈中的電流就由歐姆定律求出；電動機正常工作時，由于線圈在轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流方向相反而使線圈中的實際電流遠(yuǎn)小于原電流，電能一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，另一部分還轉(zhuǎn)化成了機械能。此時不能再用歐姆定律求線圈中的電流。

故電動機正常工作時歐姆定律不適用。